第2讲 内能及其利用单元综合测（测）-【划重点】2024-2025学年九年级物理上学期期中期末复习精细讲义

第2讲 内能及其利用 ——划重点初三期中期末之复习讲义 本试卷共22题，满分100分，考试时间：80分钟 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题(本大题共8小题，每小题3分，共24分.在每个小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的) 1．（本题3分）智轨列车融合了有轨电车和公共汽车的优势，零排放、无污染。智轨列车的动力系统在输出动力的过程中（　　） A．电能转化为机械能 B．内能转化为机械能 C．机械能转化为电能 D．机械能转化为内能 2．（本题3分）关于热值，下列说法中正确的是（　　） A．燃料燃烧得越充分，其热值越大 B．燃料的热值越大，完全燃烧相同的质量放出的热量越多 C．容易燃烧的燃料热值一定大 D．一杯酒精倒出一半之后，剩余的酒精热值减半 3．（本题3分）某台热机的工作效率为30%，可能符合其能量流向的选项是（　　） A． B． C． D． 4．（本题3分）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（    ） A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，燃料释放的能量全部转化为机械能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 5．（本题3分）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（    ） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 6．（本题3分）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机的热机效率低于蒸汽机的热机效率 B．通过改进结构可以使汽油机的效率达到100% C．除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D．汽油机每个工作循环对外做功2次 7．（本题3分）如图所示，甲图中热水放一段时间后会变凉；乙图中用气筒向烧瓶内打气，一段时间后塞子突然跳起。关于上述现象，下列说法正确的是（　　） A．甲图：热水温度降低，水含有的热量在减少 B．甲图：温度从热水传递到空气，导致温度降低 C．乙图：该过程发生的能量转化与汽油机的做功冲程能量转化相同 D．两图都说明：做功可以改变物体的内能 8．（本题3分）如图是比较燃料热值的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．实验时应控制燃料燃烧的时间相同 B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同 C．两燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料 D．两烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体 第II卷（非选择题） 二、填空题(本大题共8小题，每空1分，共24分) 9．（本题3分）食物给人体提供能量表现在：食物的化学能转化为 能，用来维持体温；化学能还转化为 能，用来提供人跑步、行走的动力；化学能还转化为 能，用于维持人体神经活动。 10．（本题3分）某“牛顿班”学生想知道居民使用天然气烧水时的效率是多少。他将家里装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，如图所示。用温度计测量水从20℃加热至90℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.04m3。加热过程中水的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”），水吸收了 J的热量，天然气灶烧水的效率为 。[c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3] 11．（本题3分）小明利用图示装置估测纸片的热值。实验中利用 来反映纸片燃烧放出热量的多少。实验时，应测量并记录纸片的质量、水的质量、加热前的水温和纸片燃尽后的水温t。用c表示水的比热容，纸片热值q的表达式为 。利用该实验测得的纸片热值会明显 （大于/小于）真实值。 12．（本题3分）有一箱质量20kg的木炭，若用掉一半，剩余木炭的热值是 J/kg；完全燃烧剩下的木炭最多可放出热量 J。用这些木炭将水烧开是用 的方式改变水的内能（木炭的热值为）。 13．（本题3分）改变内能有不同的方式，如图所示是通过 方式增加试管里的水的内能。水沸腾后，水蒸气推动“试管塞”迅速冲出管口，水蒸气的内能 （选填“增大”或“减小”），在“试管塞”被推出的过程中，能量转化情况与内燃机的 冲程相同。 14．（本题3分）汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，其中获得动力的冲程是 ，一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是，则汽油机每秒钟完成 个冲程，对外做功 次。 三、实验探究题(本大题共3小题，第15题6分，第16题6分，第17题6分，共18分.) 15．（本题6分）物理小组的同学们组装了如图（1）所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。 (1)若要比较液体的吸热本领强弱应选 两图的实验装置进行实验；实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了，加热时间较短的液体比热容较 （选填“大”或“小”）； (2)根据实验数据同学们绘制出如图（2）所示的图像。由图像可知：液体 的比热容较大； (3)若要比较两种燃料的热值大小应选择 两图的实验装置进行实验；实验过程中，若质量相等的燃料均已燃尽，且甲烧杯内液体温度升高多，则燃料1的热值 （选填“大”或“小”）； (4)实验小组的同学经过讨论和实验，用图甲所示的实验方法进行数据测量，并求出燃料的热值。求出的热值比真实值偏 （选填“大”或“小”）。 16．（本题6分）如图甲所示的水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构示意图如图乙所示。将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强增大到一定时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞起。小明对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣，于是他提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出如下猜想： 猜想①：可能与起飞前瓶内的最大气压有关 猜想②：可能与瓶内所装水的体积有关 请你回答下列问题：（不考虑水火箭容积的变化） (1)瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的 冲程； (2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度； (3)在探究猜想①时，小明控制瓶内水的体积一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前 。通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，分析图像可以得到水火箭飞行的最大高度与起飞前瓶内最大气压的关系是 ； (4)在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的体积，通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丁所示的图像。由此得出结论：起飞前瓶内的最大气压一定时，水火箭飞行高度随瓶内水的体积先增大后减小。你认为小明根据这一实验过程得出的结论是否可信并说明理由： 。 17．（本题6分）发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 （1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能； （2）己知汽油的热值为4×107J/kg，如果汽车油箱装有40kg的汽油，这些汽油充分燃烧2kg；放出的热量为 J，剩余汽油的热值为 J/kg； （3）四缸发动机中3号汽缸在压缩冲程中，则2号汽缸所处的冲程是 ； A．吸气       B．压缩            C．做功         D．排气 （4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时，每个工作循环所需耍的时间为 秒，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P= 。 四、计算题(本大题共2小题，第18题10分，第19题12分，共22分) 18．（本题10分）小强对家中太阳能热水器的加热性能进行研究，他用“温度传感器”测得装满水的水箱中水的温度为20℃，该地区太阳辐射到地面每平方米的面积上的功率为P=2.0×103W，该太阳能热水器的集热面积为S=2.5m2，太阳光持续照射集热面4000秒后，“温度传感器”显示水箱中的水温为40℃，已知水箱容积是100L。求： (1)该过程中水吸收的热量；[] (2)若用液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要完全燃烧多少m3液化气？[液化气的热值为q=5×107J/m3 (3)此太阳能热水器在这个过程中的光热转化效率η（即将太阳能的转化为水的内能的效率）是多少？ 19．（本题12分）某款小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，行驶100km消耗汽油6L。已知汽油的密度ρ=0.75×103kg/m3，热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃)，请计算： (1)6L汽油完全燃烧放出的热量； (2)若发动机的效率为30%，小汽车在水平公路上匀速直线行驶时所受的阻力大小； (3)若6L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，能使多少千克水从20℃升高到70℃。 五、综合能力题(本大题共3小题，第20题6分，第21题6分，第22题6分，共18分) 20．（本题6分）如图，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车开始不停地转动．由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。 (1)图实验中的能量转化方式与图中汽油机的 （选填甲/乙/丙/丁）冲程相同； (2)图中四个冲程的工作顺序是______（填选项）； A．丙丁乙甲 B．乙甲丁丙 C．乙丁丙甲 D．甲丁乙丙 (3)汽油机的一个工作循环对外做功 次，其中不需要靠飞轮的惯性来完成的冲程是 （填“压缩”或“做功”）冲程； (4)如图是柴油机的能流图，图中带“？”的是废气带走的能量，这台柴油机的效率为 %； (5)“涡轮增压”是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术，利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后再送到进气门。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。由此可见“涡轮增压”主要是采取______（填选项“A”或“B”）的方法来大幅度提高了热机的效率的。 A．使燃料更充分燃烧 B．减少热损失 21．（本题6分）空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。通常我们用“能效比”（即制热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。    每秒制热量Q/J 3000 每秒消耗电能W/J 750 电源规格U/V 220 水箱容积V/L 200 （1）空气能热水器工作时，氟介质蒸汽在冷凝器中液化，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法； （2）这款空气能热水器正常工作时的能效比为 ，若制造的热量全部被水吸收，将一箱15℃的冷水加热到55℃，消耗的电能为 J； （3）在如图乙所示，压缩机活塞上下移动的距离是20cm，横截面积是40cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则作用在活塞上的压力为 N，活塞压缩一次氟介质做的功为 J。若消耗的电能有80%转化为压缩氟介质的能量，压缩机曲轴的转速是 r/s。 22．（本题6分）小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水，比热容为c水），B为下部开了许多通气孔的罩子。 （1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具是 和 ； （2）小华设计的测量数据如下，其中多余的是 ； A．测出容器中水的质量m1       B．测出容器中水升高的温度Δt C．测出蜡烛燃烧的质量m2       D．测出蜡烛燃烧的时间T （3）蜡热值q的表达式为 （用测量量和已知量的符号表达）； （4）小华通过本实验测出的热值会比真实值偏 ，造成这一偏差的原因是 （选填一条）。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2讲 内能及其利用 ——划重点初三期中期末之复习讲义 本试卷共22题，满分100分，考试时间：80分钟 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题(本大题共8小题，每小题3分，共24分.在每个小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的) 1．（本题3分）智轨列车融合了有轨电车和公共汽车的优势，零排放、无污染。智轨列车的动力系统在输出动力的过程中（　　） A．电能转化为机械能 B．内能转化为机械能 C．机械能转化为电能 D．机械能转化为内能 【答案】A 【详解】智轨列车的动力系统在输出动力的过程中，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（本题3分）关于热值，下列说法中正确的是（　　） A．燃料燃烧得越充分，其热值越大 B．燃料的热值越大，完全燃烧相同的质量放出的热量越多 C．容易燃烧的燃料热值一定大 D．一杯酒精倒出一半之后，剩余的酒精热值减半 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的一种特性，与其是否燃烧的充分无关，故A错误； B．根据Q=mq可知，燃料的热值越大，完全燃烧相同的质量放出的热量越多，故B正确； C．热值是燃料的一种特性，与其是否容易燃烧无关，故C错误； D．热值是燃料的一种特性，与其质量无关，因此一杯酒精倒出一半之后，剩余的酒精热值不变，故D错误。 故选B。 3．（本题3分）某台热机的工作效率为30%，可能符合其能量流向的选项是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．输入内能1000J，输出内能不可能还是1000J，故A不符合题意； B．热机是将内能转化为机械能的机器，输入的是内能，不是电能，故B不符合题意； C．热机的工作效率为 故C不符合题意； D．热机的工作效率为 故D符合题意。 故选D。 4．（本题3分）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（    ） A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，燃料释放的能量全部转化为机械能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 【答案】A 【详解】A．汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确； B．在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增大，故B错误； C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误； D．在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。 故选A。 5．（本题3分）如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（    ） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧过程中将化学能转化为内能，故A错误； B．做功和热传递是改变内能的两种方法，香蕉液通过热传递增加内能，故B错误； C．物质由固态直接变为气态的过程叫升华，香蕉液吸热汽化变为香气，故C错误； D．香气弥漫说明分子永不停息地做无规则运动，是扩散现象，故D正确。 故选D。 6．（本题3分）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机的热机效率低于蒸汽机的热机效率 B．通过改进结构可以使汽油机的效率达到100% C．除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D．汽油机每个工作循环对外做功2次 【答案】C 【详解】A．汽油机的效率要大于蒸汽机的效率，故A错误； B．热机在工作时，总要克服机器零件间的摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热效率总小于100%，所以改进结构不能使汽油机的效率达到100%，故B错误； C．四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的；在汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它冲程是靠飞轮的惯性来工作的，故C正确； D．汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的，只对外做功一次，故D错误。 故选C。 7．（本题3分）如图所示，甲图中热水放一段时间后会变凉；乙图中用气筒向烧瓶内打气，一段时间后塞子突然跳起。关于上述现象，下列说法正确的是（　　） A．甲图：热水温度降低，水含有的热量在减少 B．甲图：温度从热水传递到空气，导致温度降低 C．乙图：该过程发生的能量转化与汽油机的做功冲程能量转化相同 D．两图都说明：做功可以改变物体的内能 【答案】C 【详解】A．热量是指热传递过程中转移的那部分内能，是过程量，因此不能说“含有热量”，故A错误； B．热传递传递的是能量，而不是温度，故B错误； C．乙图中水蒸气内能转化为塞子的机械能，汽油机的做功冲程也是内能转化为机械能，故C正确； D．甲图中是热传递改变物体内能，故D错误。 故选C。 8．（本题3分）如图是比较燃料热值的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．实验时应控制燃料燃烧的时间相同 B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同 C．两燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料 D．两烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体 【答案】C 【详解】比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同；质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据可知，实验中可以通过温度计示数变化来反应放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料完全燃烧，故ABD错误，C正确。 故选C。 第II卷（非选择题） 二、填空题(本大题共8小题，每空1分，共24分) 9．（本题3分）食物给人体提供能量表现在：食物的化学能转化为 能，用来维持体温；化学能还转化为 能，用来提供人跑步、行走的动力；化学能还转化为 能，用于维持人体神经活动。 【答案】 内 动（机械） 电 【详解】[1]食物在体内“燃烧”时，一部分用来维持体温，这是把食物的化学能转化为内能。 [2]食物在体内“燃烧”时，一部分用来提供人跑步、行走的动力，这是把食物的化学能转化为机械能。 [3]食物在体内“燃烧”时，一部分用于维持人体神经活动，这是把食物的化学能转化为电能。 10．（本题3分）某“牛顿班”学生想知道居民使用天然气烧水时的效率是多少。他将家里装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，如图所示。用温度计测量水从20℃加热至90℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.04m3。加热过程中水的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”），水吸收了 J的热量，天然气灶烧水的效率为 。[c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3] 【答案】 增大 5.88×105 35% 【详解】[1]由于水从20℃加热至90℃，水吸热温度升高，因此水的内能是增大的。 [2]水吸收的热量 [3]天然气完全燃烧放出的热量 天然气灶烧水的效率 11．（本题3分）小明利用图示装置估测纸片的热值。实验中利用 来反映纸片燃烧放出热量的多少。实验时，应测量并记录纸片的质量、水的质量、加热前的水温和纸片燃尽后的水温t。用c表示水的比热容，纸片热值q的表达式为 。利用该实验测得的纸片热值会明显 （大于/小于）真实值。 【答案】 温度计升高的示数 小于 【详解】[1] 根据转换法可知，实验时用温度计升高的示数（水升高的温度）来表示纸片燃烧放出热量的多少。 [2] 水吸收的热量为 则纸片热值为 [3] 因为纸片燃烧放出的热量不能全部被水吸收，存在热损失，所以利用该实验测得的纸片热值会明显小于真实值。 12．（本题3分）有一箱质量20kg的木炭，若用掉一半，剩余木炭的热值是 J/kg；完全燃烧剩下的木炭最多可放出热量 J。用这些木炭将水烧开是用 的方式改变水的内能（木炭的热值为）。 【答案】 3.4×107 3.4×108 热传递 【详解】[1]因为热值是物质的一种特性，不会随质量发生改变，只和种类有关，所以热值不变。 [2]剩下一半的木炭为10kg，完全燃烧所产生的热量 [3]用木炭烧水是利用木炭燃烧释放的热量给水加热，水吸收热量，内能增大，是通过热传递的方式改变的水的内能。 13．（本题3分）改变内能有不同的方式，如图所示是通过 方式增加试管里的水的内能。水沸腾后，水蒸气推动“试管塞”迅速冲出管口，水蒸气的内能 （选填“增大”或“减小”），在“试管塞”被推出的过程中，能量转化情况与内燃机的 冲程相同。 【答案】 热传递 减小 做功 【详解】[1]如图，用酒精灯对水进行加热，水从外界吸收热量，是通过热传递的方式来增加试管里的水的内能。 [2]沸腾后，水蒸气推动“试管塞”迅速冲出管口，水蒸气推动试管塞对外做功，将内能转化为机械能，水蒸气的内能减小。 [3]在“试管塞”被推出的过程中，将内能转化为机械能；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，在“试管塞”被推出的过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同。 14．（本题3分）汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，其中获得动力的冲程是 ，一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是，则汽油机每秒钟完成 个冲程，对外做功 次。 【答案】 做功冲程 40 10 【详解】[1]在汽油机一个工作循环的四个冲程中，获得动力的冲程是做功冲程，将高温高压的燃料点燃，燃烧形成高温高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能。 [2][3]汽油机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次 1200r/min=20r/s 即每秒完成10个工作循环，完成40个冲程，对外做功10次。 三、实验探究题(本大题共3小题，第15题6分，第16题6分，第17题6分，共18分.) 15．（本题6分）物理小组的同学们组装了如图（1）所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。 (1)若要比较液体的吸热本领强弱应选 两图的实验装置进行实验；实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了，加热时间较短的液体比热容较 （选填“大”或“小”）； (2)根据实验数据同学们绘制出如图（2）所示的图像。由图像可知：液体 的比热容较大； (3)若要比较两种燃料的热值大小应选择 两图的实验装置进行实验；实验过程中，若质量相等的燃料均已燃尽，且甲烧杯内液体温度升高多，则燃料1的热值 （选填“大”或“小”）； (4)实验小组的同学经过讨论和实验，用图甲所示的实验方法进行数据测量，并求出燃料的热值。求出的热值比真实值偏 （选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 甲、丙 小 (2)B (3) 甲、乙 大 (4)小 【详解】（1）[1]要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，燃料种类要相同，相同时间吸收的热量相同，所以选择甲、丙。 [2]实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50℃，加热时间较短的液体吸收的热量较少，所以吸热能力较差，故比热容较小。 （2）质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图2所示，由图可以看出，B液体的温度升高得较慢，B液体的比热容较大。 （3）[1]比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲、乙两图进行实验。 [2]若质量相等的燃料均已燃尽，且甲烧杯内液体温度升高多，说明甲烧杯内液体吸收的热量较多，即燃料1完全燃烧放出的热量较多，由于两种燃料的质量相同，则燃料1的热值大。 （4）因为在加热过程中存在热量损失，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小。 16．（本题6分）如图甲所示的水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构示意图如图乙所示。将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强增大到一定时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞起。小明对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣，于是他提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出如下猜想： 猜想①：可能与起飞前瓶内的最大气压有关 猜想②：可能与瓶内所装水的体积有关 请你回答下列问题：（不考虑水火箭容积的变化） (1)瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的 冲程； (2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度； (3)在探究猜想①时，小明控制瓶内水的体积一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前 。通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，分析图像可以得到水火箭飞行的最大高度与起飞前瓶内最大气压的关系是 ； (4)在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的体积，通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丁所示的图像。由此得出结论：起飞前瓶内的最大气压一定时，水火箭飞行高度随瓶内水的体积先增大后减小。你认为小明根据这一实验过程得出的结论是否可信并说明理由： 。 【答案】(1)做功 (2)时间 (3) 瓶内的最大气压 起飞前瓶内最大气压越大，水火箭飞行的高度就越高 (4)见解析 【详解】（1）瓶内的水向下喷出时是瓶内高压气体对水做功，气体的内能转化为水的机械能，内燃机的做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，也是内能转化为机械能。所以瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的做功冲程。 （2）火箭上升的高度越高，到落地时所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。 （3）[1]在探究猜想①时，根据控制变量法可知，实验中要控制瓶内水量一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前瓶内最大气压的大小。 [2]根据丙图可知，起飞前瓶内最大气压越大，水火箭飞行的高度就越高。 （4）在探究猜想②时，根据控制变量法可知，需要控制瓶内最大气压相同，瓶内气体的体积相同，水的质量不同。而实验中改变了水的质量，会改变瓶内气体的体积的大小，瓶内最大气压的大小会改变，所以实验结论是不可信的。 17．（本题6分）发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 （1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能； （2）己知汽油的热值为4×107J/kg，如果汽车油箱装有40kg的汽油，这些汽油充分燃烧2kg；放出的热量为 J，剩余汽油的热值为 J/kg； （3）四缸发动机中3号汽缸在压缩冲程中，则2号汽缸所处的冲程是 ； A．吸气       B．压缩            C．做功         D．排气 （4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时，每个工作循环所需耍的时间为 秒，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P= 。 【答案】 机械 8×107 4×107 D 0.05 20p0V排 【详解】（1）[1]内燃机就是将内能转化为机械能的机器。 （2）[2]完全燃烧2kg的汽油放出的热量为 Q放=mq=2kg×4×107J/kg=8×107J [3]热值的大小与燃料的质量无关，所以剩余油热的热值不变，仍为4×107J/kg。 （3）[4]四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，活塞向下运动，2号和3号活塞都向上运动，是压缩冲程和排气冲程，4号汽缸活塞向下运动，所处的是吸气冲程，故选D。 （4）[5]在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，每个工作循环所需要的时间为 [6]设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F=p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功 发动机转速为2400r/s时，燃气对活塞做功的功率 由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率 P总=4P=4×5p0V排=20p0V排 四、计算题(本大题共2小题，第18题10分，第19题12分，共22分) 18．（本题10分）小强对家中太阳能热水器的加热性能进行研究，他用“温度传感器”测得装满水的水箱中水的温度为20℃，该地区太阳辐射到地面每平方米的面积上的功率为P=2.0×103W，该太阳能热水器的集热面积为S=2.5m2，太阳光持续照射集热面4000秒后，“温度传感器”显示水箱中的水温为40℃，已知水箱容积是100L。求： (1)该过程中水吸收的热量；[] (2)若用液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要完全燃烧多少m3液化气？[液化气的热值为q=5×107J/m3 (3)此太阳能热水器在这个过程中的光热转化效率η（即将太阳能的转化为水的内能的效率）是多少？ 【答案】(1) (2)0.168m3 (3)42% 【详解】（1）水的质量为 水吸收的热量为 （2）根据题意可知 则需要完全燃烧液化气的体积为 （3）太阳光持续照射集热面4000秒后获得的能量为 太阳能热水器在这个过程中的光热转化效率 19．（本题12分）某款小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，行驶100km消耗汽油6L。已知汽油的密度ρ=0.75×103kg/m3，热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃)，请计算： (1)6L汽油完全燃烧放出的热量； (2)若发动机的效率为30%，小汽车在水平公路上匀速直线行驶时所受的阻力大小； (3)若6L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，能使多少千克水从20℃升高到70℃。 【答案】(1)1.89×108J (2)567N (3)900kg 【详解】（1）根据密度公式可知，6L汽油的质量 m=ρV=0.75×103kg/m3×6×10-3m3=4.5kg （2）根据可知，小汽车做的机械功 W=ηQ放=30%×1.89×108J=5.67×107J小汽车受到的牵引力为 因小汽车在公路上匀速直线行驶，所受的阻力大小 f=F=567N （3）若6L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即 Q放=Q吸=c水m水(t-t0)则水的质量 五、综合能力题(本大题共3小题，第20题6分，第21题6分，第22题6分，共18分) 20．（本题6分）如图，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车开始不停地转动．由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。 (1)图实验中的能量转化方式与图中汽油机的 （选填甲/乙/丙/丁）冲程相同； (2)图中四个冲程的工作顺序是______（填选项）； A．丙丁乙甲 B．乙甲丁丙 C．乙丁丙甲 D．甲丁乙丙 (3)汽油机的一个工作循环对外做功 次，其中不需要靠飞轮的惯性来完成的冲程是 （填“压缩”或“做功”）冲程； (4)如图是柴油机的能流图，图中带“？”的是废气带走的能量，这台柴油机的效率为 %； (5)“涡轮增压”是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术，利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后再送到进气门。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。由此可见“涡轮增压”主要是采取______（填选项“A”或“B”）的方法来大幅度提高了热机的效率的。 A．使燃料更充分燃烧 B．减少热损失 【答案】(1)丁 (2)B (3) 1 做功 (4)30 (5)B 【详解】（1）实验图中风车在高温高压的水蒸气作用下转动，将内能转化为机械能，汽油机中做功冲程中高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，图丁中为做功冲程，故实验中的能量转化方式与图中汽油机的做功冲程即丁冲程。 （2）在汽油机的工作过程中，首先是吸气冲程，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为图乙，然后两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体，将机械能转化为内能，即压缩冲程，为图甲，随后火花塞点火，高温高压的燃气失去活塞向下运动，对外做功，为做功冲程，即图丁，最后排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，排出废气，即排气冲程，为图丙，故图中四个冲程的工作顺序是乙甲丁丙，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[1][2]汽油机四个冲程中，只有做功冲程利用高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，其它三个冲程均靠惯性完成，故汽油机的一个工作循环对外做功1次，其中不需要靠飞轮的惯性来完成的冲程是做功冲程。 （4）根据图像及热机效率公式可得 （5）涡轮增压利用热机排出的废气带动涡轮旋转，相当于将废气带走的热量进行再次利用，减小了热量的损失，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 21．（本题6分）空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。通常我们用“能效比”（即制热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。    每秒制热量Q/J 3000 每秒消耗电能W/J 750 电源规格U/V 220 水箱容积V/L 200 （1）空气能热水器工作时，氟介质蒸汽在冷凝器中液化，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法； （2）这款空气能热水器正常工作时的能效比为 ，若制造的热量全部被水吸收，将一箱15℃的冷水加热到55℃，消耗的电能为 J； （3）在如图乙所示，压缩机活塞上下移动的距离是20cm，横截面积是40cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则作用在活塞上的压力为 N，活塞压缩一次氟介质做的功为 J。若消耗的电能有80%转化为压缩氟介质的能量，压缩机曲轴的转速是 r/s。 【答案】 降温 4 8.4×106 1000 200 3 【详解】（1）[1]在空气能热水器中，蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器是通过降温的方法使氟介质液化释放热量传递给水箱中的冷水。 （2）[2]由能效比的定义可知，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 [3]水的体积为 则水的质量为 水获取的能量 由能效比公式得，消耗的电能 （3）[4]由得，活塞受到的压力 [5]则活塞压缩一次氟介质做的功 （4）[6]电能转化为压缩氟介质的能量 则每秒钟压缩氟介质的次数 由图可知，压缩机曲轴转动一周，经历一个吸气冲程和一个压缩冲程，因为每秒钟压缩氟介质的次数是3，即3个压缩冲程，所以曲轴压缩机的转速是3r/s。 22．（本题6分）小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水，比热容为c水），B为下部开了许多通气孔的罩子。 （1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具是 和 ； （2）小华设计的测量数据如下，其中多余的是 ； A．测出容器中水的质量m1       B．测出容器中水升高的温度Δt C．测出蜡烛燃烧的质量m2       D．测出蜡烛燃烧的时间T （3）蜡热值q的表达式为 （用测量量和已知量的符号表达）； （4）小华通过本实验测出的热值会比真实值偏 ，造成这一偏差的原因是 （选填一条）。 【答案】 温度计 天平 D 小 蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收 【详解】（1）[1] [2]实验过程中需要测水的温度、水的质量、蜡烛的质量，除了图中的实验器材，还必需的测量工具是温度计和天平。 （2）[3]蜡烛释放的热量等于水所吸收的热量，由热量公式 与燃烧值公式 可以求出蜡烛的燃烧值，所以不必记录蜡烛燃烧时间，故ABC不符合题意，故D符合题意。 故选D。 （3）[4]由题意可知，燃烧质量为m2的蜡烛，释放的热量为 质量为m1的水吸收的热量为 蜡烛释放的热量等于水所吸收的热量，则 蜡烛热值q的表达式为 （4）[5][6]实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收，测出的热值会比真实值偏小。 学科网（北京）股份有限公司 $$